首度獲得直接證據,巨行星逃過死劫近距離繞白矮星運行

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 17 日 14:31 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


恆星死亡不一定代表周遭行星命運也將全數跟著終結。天文學家在 8 光年外發現一個奇妙系統,一顆巨行星近距離繞著跟地球差不多大的死星白矮星運轉,可以想像一下地球與木星的尺寸差別。這項發現說明了當我們的太陽在 50 億年後膨脹成紅巨星,也許木星以外的巨行星能活下來。

白矮星是中、低質量恆星在生命最後階段膨脹成紅巨星(原本大小的數百~數千倍),然後耗盡燃料並脫落外層氣體所留下的殘骸(不經歷超新星爆炸),包括我們的太陽在內,銀河系內超過 90% 恆星的最終命運都是白矮星,一顆典型的白矮星大小只比地球略大,但質量包含了 0.5~1.4 倍太陽質量,可想而知這種天體密度之高,放眼全宇宙僅次於中子星。

白矮星成形後,小行星、彗星等遙遠小天體會向內靠近白矮星、並被後者強大引力扯成碎片,按理說白矮星附近難以再有行星存活,但不包括巨行星,科學家相信距離較遠的大質量行星有可能在這場災難中倖存下來,只是一直沒有直接檢測到圍繞白矮星運行的行星。

去年底,有篇研究首度發現白矮星周圍「可能」有巨行星的證據,原因是發現有類似冰巨行星的物質落在白矮星周圍吸積盤,因此科學家推測可能有顆巨行星在那,因為太靠近白矮星所以大氣層被高速蒸發(每秒蒸發 3,300 噸物質),剝離的氣體物質就變成白矮星周圍的氣體盤。

但是現在,科學家第一次獲得了巨行星繞行白矮星運轉的「直接證據」,來自距離地球 82 光年的 WD 1856+534(簡稱 WD 1856)白矮星系統。每隔 1.4 天(也就是說公轉週期僅 34 小時),NASA 的凌日系外行星巡天衛星(TESS)就檢測到白矮星週期性變暗,光度下降了 56%,如果是一般系外行星,只會造成恆星光度下降 1~2%。經分析後,研究團隊確認新發現這是一顆巨行星 WD 1856b,質量為木星 14 倍,直徑甚至是母恆星 WD 1856 的 10 倍。

你可能會想說,不就是又發現一顆系外行星繞著某恆星運轉,有什麼大不了的?這你就錯了,白矮星附近出現 1 顆巨行星,這說明後者當初可能逃過了死劫。

只不過 WD 1856 b 距離母恆星實在太近,僅 18,000 公里(比水星與太陽的距離還要近 20 倍),這種距離不可能讓 WD 1856 b 在恆星經歷紅巨星階段時依然毫髮無傷,因此研究人員認為最初 WD 1856 b 軌道應該比比地球與太陽之間的距離還要遠,後來在其他天體的重立相互作用下才來到現今的位置。

這個系統開闢了系外行星研究的全新領域,這些巨行星既然能存在,NASA 近幾年即將發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡只要 5 次過境觀測,就能探測這些巨行星大氣中有沒有水和二氧化碳,在適當條件下,這些世界維持有利於生命存活的條件可能比地球歷史還要長,也許屆時將帶來許多新奇有趣的發現。

新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(首圖來源:NASA

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